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純電気ブレーキ(じゅんでんきブレーキ)とは、従来の電気ブレーキと空気ブレーキなどの摩擦ブレーキの併用とは異なり、制動開始から停止までを電気ブレーキのみで行うブレーキのこと。なお、「純電気ブレーキ」は三菱電機の商品名(ただし商標登録はされていない。)であり、日立製作所では全電気ブレーキと呼ばれる。

この項目では、鉄道車両に用いられる純電気ブレーキ・全電気ブレーキについて述べる。

◆概要

三相誘導電動機とインバータ制御が鉄道車両に採用されたことにより、直流電動機とサイリスタチョッパ制御の組み合わせに比べ、低速まで安定した制御をすることが可能になり、回生ブレーキの使用可能な速度域が広がった。

しかし起電力の問題から回生ブレーキのみで停車状態を維持することはできない。また、回生失効する速度域において、主電動機のすべり周波数を維持して磁界を逆回転させてトルクを生じさせる方式と、停止寸前ではすべり周波数を0に収束させる方式の2種類が存在する。

各メーカでは鳴り物入りで導入を促進しており、純電気ブレーキは制動開始から停止まで摩擦ブレーキをほとんど使用しなくても済むと誤解されがちであるが、現実的には低速でのブレーキでは回生ブレーキの能力が足りなかったり、高速域でのブレーキでは架線電圧上昇防止など路線条件の問題や、搭載されているモーター能力の限界を超えてしまわないように摩擦ブレーキを併用していること、停車中の車輪の転動防止には摩擦ブレーキが必要なことと、列車には最低2系統のブレーキを装備することが省令上定められていることから、電車から摩擦ブレーキを排除することは不可能で、車両価格の大幅な低下には至っていない。保守面でブレーキシューの摩耗品交換の頻度が下がって経費の節減が図れている程度である。

通常、ブレーキ演算を司るプログラムを変更したソフトウェアを搭載した基板に交換して調整するだけで純電気ブレーキが使用可能になるため、製造当初は純電気ブレーキが使用できなかった車両でもこの改造をすることで利用可能になる。

例としては新京成電鉄8800形電車・小田急1000形電車・東京都交通局6300形電車・東武30000系電車などがある。

なお新京成電鉄8900形電車のようにすべり周波数制御のまま純電気ブレーキ化した車両もあり、ベクトル制御化改造は必須ではない。

停止寸前の制御では三菱の逆相モード制御と日立の直流印可(直流励磁)モードとそれぞれ方式が違う。そのため、日立製のものは停止寸前に「ブーン」という音が鳴る。(例:京王9000系・東急5000・5050系・西武20000系・西武30000系・E531系・南海1000系(1051Fのみ)など)

◆主な利点

・摩擦ブレーキ併用と比較して回生ブレーキ使用速度域が広いため、電力回生効率が高い。

・摩擦ブレーキ切り替え時の衝撃を軽減し、乗り心地を改善出来る。

・摩擦ブレーキ部品の磨耗が非常に少ないため、部品交換費用が削減できる。

・高度な再粘着制御で滑走が発生しにくい。

◆欠点

・停電時にはブレーキが利かなくなるため、電気式でない予備のブレーキを用意する必要がある。

◆代表的な搭載車種

・JR北海道785系(更新車)

・JR北海道789系(1000番台)JR北海道では、冬季の運用中に回生失効した際の制輪子雪噛みによる急激な減速力低下を防止するため、回生ブレーキ動作時も全軸 50 kPa 以上のBC圧(=ブレーキシリンダ内の空気圧)で空気ブレーキを作用させる方式を採っており、本来の意味での純電気ブレーキではない。

・JR東日本E231系(500,800番台)

・JR東日本E217系(更新車)

・JR東日本E531系

・JR東日本E233系

・JR東日本E501系

・JR東日本E331系

・JR東日本E721系・仙台空港鉄道SAT721系

・JR東海313系(増備車)

・JR西日本321系

・JR西日本223系(三菱・東芝製制御装置車、2000番台2次車1次車の東芝製制御装置車は2次車登場後、ソフトウェア更新により追加された。,5000番台以降)

・JR西日本207系(2000番台)

・JR四国5000系

・JR九州815系

・JR九州817系

・札幌市交通局8000形増備車

・新京成8800形

・新京成8900形

・新京成8000形(8510F:VVVF改造車)

・新京成N800形

・京成新3000形

・北総7500形

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